JP4234271B2 - 表面実装部品装着機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子部品を保持するための複数からなる保持部材の交換にあって、その交換手段をコンパクトに形成することができる表面実装部品装着機およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品を、装着ヘッドの吸着ノズルによって吸着保持し、表面実装部品装着機の装着部へ装着する該表面実装部品装着機においては、装着する電子部品の種類等に変更を生じた場合には、その都度、前記装着ヘッドに対して前記吸着ノズルを交換しなければならないことがしばしば生ずる。
【０００３】
この操作は、前記表面実装部品装着機の適所に、前記電子部品に適合するそれぞれの吸着ノズルを載置した吸着ノズル交換器を設置して、前記した変更が生じた都度、この吸着ノズル交換器へ吸着ヘッドを移動させ、所望の吸着ノズルを該装着ヘッドへ付け替えていた。
【０００４】
そのため、この吸着ノズルの交換作業時は、装着ヘッド自体が吸着ノズル交換器へ移動するため、主たる電子部品の装着処理が全く行えないものであるから、装着作業の大きな効率低下を来すものであり、特に、頻繁にこの交換作業を行うときは、該交換に費やす時間が無駄になって、電子部品装着の高速化に対応することができない。等の様々な問題点を有するものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した問題点を解決するためになされたもので、装着ヘッドに保持部材が交換自在に複数個設けられていて、この保持部材の交換は、該保持部材に接続させた装着ヘッドにおける主軸の回転運動と、該主軸の昇降運動とにより作動する前記交換手段によって行うことにより、表面実装部品装着機における装着部と供給部とを移動する間に保持部材の交換を終えることができて、主たる電子部品の装着に対するタイムロスを減少させ、全体のタクト時間を短縮させることができる表面実装部品装着機およびその方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するための本発明の手段は、
装着ヘッドに設けた複数からなる保持部材の交換手段において、それらの保持部材の中から選択された１つの保持部材により保持された電子部品を、表面実装部品装着機の装着部に位置決めされた基板へ装着する表面実装部品装着機にあって、
前記交換手段は、前記装着ヘッドへ回転手段および昇降手段により回転および昇降が自在となるように設けた主軸と、この主軸の下端部に取り付けて該主軸と共に回転および昇降が自在となる主体と、この主体へ弾機を介して昇降自在に取り付けた枠体と、この枠体内において前記主体へ前記主軸とは偏心させた取付軸により回転自在に設けて、保持部材の挿嵌孔を環状に多数個穿設した変換体と、該変換体の挿嵌孔へそれぞれ挿入させた前記複数の保持部材と、前記装着ヘッドに取り付けた環状内歯体と、前記変換体に設けて前記主軸の上昇限に達したとき前記環状内歯体の一部に噛合する環状外歯体とを備えさせ、
前記変換体における多数の挿嵌孔に挿入された保持部材は、そのうちの１つの軸芯が、前記主軸の軸芯と一致する表面実装部品装着機の構成にある。
【０００９】
【実施例】
次に、本発明に関する表面実装部品装着機およびその方法の実施の一例を図面に基づいて説明する。
図１においてＡは表面実装部品装着機で、チップ部品やＩＣ部品等の電子部品ｂを、該表面実装部品装着機Ａの適所に設けた該電子部品ｂの供給部ｍから受け取って、装着部ｎにおける基板ｃ上へ装着するものである。
【００１０】
そして、前記した表面実装部品装着機Ａは、慣用のコンピュータ等による制御手段１へ入力したあらかじめ定められたプログラムにしたがって、装着部ｎにおける電子部品ｂの装着位置等が得られるもので、図１および図２に示すように、Ｘ軸およびＹ軸方向へ任意に移動する装着ヘッド２を備えており、該装着ヘッド２は、Ｚ軸方向へ任意に移動し、かつ、任意のθ角（回転角）が得られる電子部品の保持部材である吸着ノズル３をその主軸４に備えている。
【００１１】
なお、供給部ｍにあっては、図１に示すように、トレイに多数の電子部品ｂが載置されたものや、所定の位置に多数並べ設けたテープフィーダ等の電子部品供給装置が用いられるものである。
【００１２】
そして、表面実装部品装着機Ａの構成は、機体５において、進退手段（図示せず）により前後方向（Ｙ軸）へ、また、移動手段（図示せず）により左右方向（Ｘ軸）へ任意に移動する可動体６に複数（例えば６ヘッド）の装着ヘッド２を取り付けてあって、この装着ヘッド２へ、保持部材である吸着ノズル３を昇降手段７により昇降自在に取り付けてある。
【００１３】
更に、装着ヘッド２の主軸４には、回転手段８により該主軸４の縦軸方向を中心として任意のθ角（回転角）を回転自在としてあるもので、それぞれの駆動のための手段は数値制御可能なサーボモータ等により高精度で作動される。
なお、この主軸４の内部中心部には、吸引源（図示せず）と接続させた吸引通路４ａを設けてある。
【００１４】
前記した昇降手段７は、保持部材である吸着ノズル３により電子部品ｂを供給部ｍから取り出す際や、この吸着ノズル３に吸着保持された電子部品ｂを装着部ｎへ装着する際に、主軸４を、すなわち、吸着ノズル３を所定ストロークを持って昇降させるためのものである。
また、前記した回転手段８は、保持部材である吸着ノズル３により吸着保持された電子部品ｂを、図示しない検出手段による検出信号に基づいて、その吸着姿勢におけるθ角（回転角）を定められた値に補正する際に回転させるためのものである。
【００１５】
そして、この保持部材である吸着ノズル３は、装着ヘッド２へ複数個が納められているもので、これら吸着ノズル３は、図３に示すように、電子部品ｂ面に当接するその吸着当接面３ａや、主軸４の吸引通路４ａと通孔３ｂとを連通させた吸着容積部等が異なる種類からなる吸着体３ｃを、本体３ｄに対して取り付けられているものである。
【００１６】
更に、これら吸着ノズル３は、装着ヘッド２に付設した交換手段１０により適宜自動交換されるもので、この交換操作は、該吸着ノズル３に接続させた主軸４の回転手段８による回転運動と、該主軸４の昇降手段７による昇降運動とにより作動する。
【００１７】
すなわち、この交換手段１０は、図４および図５に示すように、主体１１と、枠体１２と、変換体１３と、保持部材である複数個の吸着ノズル３と、環状内歯体１４と、環状外歯体１５とにより構成される。
【００１８】
このうち、主体１１は、主軸４の下端部に取り付けて、該主軸４と一体的に、回転手段８による回転および昇降手段７による昇降が自在となる。
【００１９】
前記した枠体１２は、主体１１へ枠体弾機１６を介して昇降自在に取り付けてあって、複数個の吸着ノズル３の下面（吸着当接面３ａ）を支承するもので、断面コの字状に形成してあり、枠体弾機１６は、枠体１２の上部枠１２ａと主体１１の下側部との間に介在させて、該枠体１２を、常時、上方へ付勢させてある。また、下部枠１２ｂには、主軸４の軸芯２０に対応する位置に、貫通孔１２ｃを穿設してあって、主軸４の軸芯２０に一致した吸着ノズル３の昇降が円滑に行われるようにしてある。
【００２０】
前記した変換体１３は、枠体１２内において主体１１へ主軸４とは、図６および図７に示すように、所定の偏心量ｓを有するように取付軸１７により回転自在に設けて、吸着ノズル３の挿嵌孔１８を環状に多数個（少なくとも吸着ノズル３と同数）穿設してあって、該変換体１３の挿嵌孔１８へそれぞれ吸着ノズル３を挿嵌させてある。
【００２１】
そして、変換体１３における多数の挿嵌孔１８に挿嵌された吸着ノズル３は、図７に示すように、そのうちの１つの軸芯１９が、主軸４の軸芯２０と一致するように設けてある、すなわち、この挿嵌孔１８に挿嵌された吸着ノズル３は、変換体１３が回転して移動したとき、その各吸着ノズル３の軸芯１９の回転軌跡が主軸４の軸芯２０を通り、主軸４へ取り付けられるときは、その軸芯１９が、主軸４の軸芯２０と一致する。
【００２２】
また、挿嵌孔１８に挿嵌された吸着ノズル３は、その上端部に設けたＣリング２２を付設しておくことで、該吸着ノズル３のスラストストップ用となり、主体１１の下面と変換体１３の上面とは、平滑さで気密を保ち、吸着ノズル３と変換体１３とは隙間を小さくして気密性を保っている。
【００２３】
更に、吸着ノズル３の下側部には、ノズル弾機２３を外装してあって、該吸着ノズル３を、常時、下方へ付勢するようにしてあるもので、吸着体３ｃの鍔部と変換体１３の下面とに懸張させてある。
【００２４】
前記した環状内歯体１４は、装着ヘッド２へ取付部材２５により取り付けてあって、後記する環状外歯体１５と噛合する。
【００２５】
前記した環状外歯体１５は、変換体１３に設けて昇降手段７によって主軸４がその上昇限に達したとき、図７および図８（ｃ）に示すように、環状内歯体１４の一部に噛合するもので、このとき、回転手段８による主軸４の回転が、環状内歯体１４および環状外歯体１５を介して変換体１３に伝達されて、該変換体１３へ回転運動を与える。
【００２６】
なお、図６において２４は、変換体１３の挿嵌孔１８に挿入された吸着ノズル３の選択された１個が、主軸４の軸芯２０に一致したときの位置決めを行うストッパーで、バネ性を有する板材に先鋭部２４ａを形成して、この先鋭部２４ａを変換体１３の環状外歯体１５に係止する。
【００２７】
したがって、本発明に係る表面実装部品装着機Ａおよびその方法の一実施例の作用は以下の通りである。
【００２８】
表面実装部品装着機Ａの装着部ｎには基板ｃが位置決めされて取り付けられ、また、供給部ｍの各所には装着に必要な電子部品ｂが多数用意されている。
この状態で、表面実装部品装着機Ａを稼働すると、装着ヘッド２は、あらかじめ定められた制御手段１のプログラムに沿って、ＸＹ方向へ移動して供給部ｍの電子部品ｂを装着部ｎへ移送してその装着がなされる。
【００２９】
吸着ノズル３は、交換手段１０において多数（本実施例にあっては６個）設けられていて、そのうちの１個の吸着ノズル３の軸芯１９が、主軸４の軸芯２０と一致していて、該主軸４の吸引通路４ａにその通孔３ｂが対応している。
【００３０】
更に、この主軸４の軸芯２０に対応した吸着ノズル３の下側部は、図４，図５および図８（ａ）に示すように、枠体１２の下部枠１２ｂより突出した状態にある。
そして、他の５個の吸着ノズル３は、枠体１２の下部枠１２ｂ面にその吸着体３ｃの下面が当接して枠体１２内に納まり、ノズル弾機２３に抗して前記１個の吸着ノズル３より上部に位置する。
なお、この５個の吸着ノズル３におけるノズル弾機２３の総和のバネ力は、枠体１２に設けた枠体弾機１６の有するバネ力より弱く設定してある。
【００３１】
したがって、装着する電子部品ｂの変更が生じたときは、円滑で確実な該電子部品ｂの吸着保持を行うために、装着ヘッド２に対して、この電子部品ｂの吸着保持に適した吸着当接面３ａや、主軸４の吸引通路４ａと通孔３ｂとを連通させた吸着容積部等を有する吸着ノズル３に変更をする必要があるもので、その吸着体３ｃを、例えば、図３に示すような種類の中から選択する。
【００３２】
この吸着ノズル３の交換にあっては、装着ヘッド２が移動中に行うことができるもので、すなわち、該装着ヘッド２が装着部ｎから供給部ｍに移動する間に行うことができる。
【００３３】
まず、装着ヘッド２における主軸４は、図８（ａ）に示す状態から、昇降手段７により上昇するもので、その上昇に伴って、枠体１２の上部枠１２ａが、図８（ｂ）に示すように、装着ヘッド２の下側２ａへ当接する。
【００３４】
この状態から、更に主軸４を上昇させると、これに伴って、主体１１が上昇しようとするもので、前記したように枠体１２は装着ヘッド２により上昇を規制されるものであるが、枠体１２の上部枠１２ａと主体１１の下側部とに懸張した枠体弾機１６に抗して、主体１１が上昇する。
【００３５】
これに伴って、主体１１に取り付けた変換体１３も上昇するもので、その主軸４の上昇限に達すると、該主軸４の軸芯２０と一致している吸着ノズル３が、その吸着体３ｃの下面が、図８（ｃ）に示すように、枠体１２における下部枠１２ｂの上面位置に達する。すなわち、該吸着ノズル３全体が枠体１２内に引き込まれ、これにより、すべての吸着ノズル３が枠体１２内に納まる。
【００３６】
なお、このとき、図６に示すように、吸着ノズル３に外装された圧縮状態にあるノズル弾機２３（同図において右側のもの）は、変換体１３の上昇に伴って、徐々に緊張が解消され、図８（ｃ）に示すように、該変換体１３の上昇限に達したときは、伸びきってその弾性力が解除され、吸着ノズル３を下方へ付勢する力はなくなる。
これにより、６個の吸着ノズル３は、その下部の吸着体３ｃが下部枠１２ｂ面とわずかな隙間を保つことで、変換体１３の回転を阻害しない。
【００３７】
と、同時に、変換体１３に付設した環状外歯体１５が、図７に示すように、装着ヘッド２に取り付けた環状内歯体１４に噛合するもので、この状態で、回転手段８を作動させると、主軸４の回転に伴って、主体１１に取り付けられた変換体１３，すなわち、環状外歯体１５が環状内歯体１４に倣って、取付軸１７を中心として旋回する。
環状外歯体１５は、ストッパー２４により主体１１に対して位置決めされているため、環状内歯体１４に対する噛合は円滑に行われる。
【００３８】
すると、変換体１３は６個の吸着ノズル３を収容した状態で旋回するもので、該６個の吸着ノズル３は、前記したように、その下部の吸着体３ｃが下部枠１２ｂ面とわずかな隙間を保ち、あらかじめ入力した情報に基づいて回転手段８の回転制御がなされるから、装着すべき電子部品ｂの吸着保持に適した吸着ノズル３が選定され、その軸芯１９を主軸４の軸芯２０に一致する。このとき、ストッパー２４により変換体１３の回転方向の位置決めが行われる。
【００３９】
一方、主軸４の軸芯２０に一致した吸着ノズル３は、枠体１２における下部枠１２ｂに穿設した貫通孔１２ｃに対応するため、吸着体３ｃの該下部枠１２ｂによる降下を妨げる規制が解かれる。
【００４０】
このとき、昇降手段７により主軸４を降下させれば、主軸４の軸芯２０に一致した吸着ノズル３は、枠体１２に対して、枠体弾機１６による装着ヘッドの下側２ａと枠体１２の上部枠１２ａとの当接がなくなるまで下方へ突き出され、図８（ａ）に示すように、枠体１２における下部枠１２ｂより貫通孔１２ｃを介して吸着ノズル３の吸着体３ｃが突出し、電子部品ｂの吸着保持および装着が可能となる。
これに伴って、変換体１３も降下し、その環状外歯体１５は環状内歯体１４から噛合が外れるもので、回転手段８を作動させても変換体１３の回転運動は起こらない。
【００４１】
また、変換体１３に挿嵌されている他の５つの吸着ノズル３は、それぞれ吸着ノズル３の吸着当接面３ａと枠体１２の下部枠１２ｂとは、ノズル弾機２３によって当接する。
【００４２】
なお、表面実装部品装着機Ａにあっては、可動体６に設けられた装着ヘッド２が多ヘッドに、例えば、６連に設けられている場合には、これら６装着ヘッド２ごとに交換手段１０を設けることもできるもので、この場合、それぞれの交換手段１０に収容する吸着ノズル３の種類を違えて設けることで、最大３６種類の吸着ノズル３に対応することができるものであり、これら収容種類数や収容対象種類は、適宜設計されて選定し得るものである。
【００４３】
【発明の効果】
前述したように本発明の表面実装部品装着機およびその方法は、保持部材が装着ヘッドに対して交換手段により交換自在に複数個設けられていて、この保持部材の交換にあって、該保持部材に接続させた主軸の回転運動と、該主軸の昇降運動とにより作動する前記交換手段によって行うことにより、表面実装部品装着機において保持部材の交換器を別に設ける必要がなく、また、装着ヘッドの移動中に希望する保持部材の交換が行えるので、この保持部材の交換のためのみに装着作業停止させることがなく、主たる電子部品を装着するタクト時間の短縮化に大きく貢献できる。
【００４４】
また、装着ヘッドを複数個設けたときは、このそれぞれの装着ヘッドごとに交換手段を設置することができて、多品種の電子部品の装着に対応できる。等の格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する表面実装部品装着方法を採用した表面実装部品装着機の一実施例の概略を示す平面図である。
【図２】図１における装着ヘッド部の要部を示す拡大側面図である。
【図３】図１における吸着ノズルにおける吸着体の各例を示す断面図である。
【図４】図１における交換手段の一例を示す縦断側面図である。
【図５】図４における正面図である。
【図６】図４における交換体部で横断した平面図である。
【図７】図４における環状外歯体と環状内歯体との噛合状態を示す説明図である。
【図８】図１における表面実装部品装着機の作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 表面実装部品装着機
ｂ 電子部品
ｃ 基板
ｎ 装着部
２ 装着ヘッド
３ 保持部材（吸着ノズル）
４ 主軸
７ 昇降手段
８ 回転手段
１０ 交換手段
１１ 主体
１２ 枠体
１３ 変換体
１４ 環状内歯体
１５ 環状外歯体
１６ 枠体弾機
１７ 取付軸
１８ 挿嵌孔
１９ 保持部材３の軸芯
２０ 主軸４の軸芯

Claims (1)

1. 装着ヘッドに設けた複数からなる保持部材の交換手段において、それらの保持部材の中から選択された１つの保持部材により保持された電子部品を、表面実装部品装着機の装着部に位置決めされた基板へ装着する表面実装部品装着機にあって、
   前記交換手段は、前記装着ヘッドへ回転手段および昇降手段により回転および昇降が自在となるように設けた主軸と、この主軸の下端部に取り付けて該主軸と共に回転および昇降が自在となる主体と、この主体へ弾機を介して昇降自在に取り付けた枠体と、この枠体内において前記主体へ前記主軸とは偏心させた取付軸により回転自在に設けて、保持部材の挿嵌孔を環状に多数個穿設した変換体と、該変換体の挿嵌孔へそれぞれ挿入させた前記複数の保持部材と、前記装着ヘッドに取り付けた環状内歯体と、前記変換体に設けて前記主軸の上昇限に達したとき前記環状内歯体の一部に噛合する環状外歯体とを備えさせ、
   前記変換体における多数の挿嵌孔に挿入された保持部材は、そのうちの１つの軸芯が、前記主軸の軸芯と一致することを特徴とする表面実装部品装着機。

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